本发明涉及光纤通信系统领域，具体来讲是一种单边带信号的发射端、产生方法及直调直检传输系统。
背景技术
随着光纤通信系统中传输容量的增加，当前光网络中的瓶颈已经转移到了数据中心间光互连和城域网光传输网络中，在这类网络中需要采用低成本的方案实现至少100gb/s的传输速率，其传输距离至少达到100公里。因此，在这种情况下直接调制直接检测的方式是目前受到最多关注的方式之一。然而，为了实现100公里以上的传输，由于低噪声光纤放大器的需要，光纤通信系统的工作波长需要在1550nm左右，这也就意味着采用直接接收的情况下，其性能会受到色散引起的功率损伤影响，这会严重限制直调直检系统的传输距离。尽管采用色散补偿光纤可以有效克服光纤色散带来的影响，但是这也会影响光网络的灵活性，同时增加了光纤传输链路的成本。
为了解决上述问题，科研人员提出了许多方法。目前比较普遍的方案是采用单边带调制的方式：在接收端采用载波和信号直接在光电探测器中拍频的方式，恢复传输后电信号的电场从而可以对色散引起的效应进行补偿。然而，目前的单边带信号产生的方法，都需要将调制器偏置到线性点的位置，因为在直流处要有光载波。这样的方式导致信号的大多数功率都添加在了直流上，从而降低了信号的功率利用率和信噪比，对能耗有较大的损失。因此，这样的技术方案在实际应用中有很大的局限性。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种单边带信号的发射端、产生方法及直调直检传输系统，能够有效的利用发射信号的功率，能耗损失小，系统传输性能好。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：提供一种单边带信号的发射端，包括一个双偏振iq调制器，所述双偏振iq调制器的光输出端连接一个起偏器；所述双偏振iq调制器的每个偏振态的iq调制器均具有三个电接口，分别对应i路、q路和偏置点调节；某一个偏振态的iq调制器上，加载单边带的i路、q路模拟信号以及光源信号，且偏置点调节到零点处；另一个偏振态的iq调制器上，加载光源信号，且其i路、q路的端口上不加载任何电信号，并通过调节偏置点的位置调节该偏振态上光信号的功率；所述起偏器，用于将两个偏振态的光信号映射到一个偏振态上，并实现载波和光信号功率比的调节。
在上述技术方案的基础上，所述发射端还包括：
一个激光器，用于产生光源信号，并输入至双偏振iq调制器中；一个单边带调制模块，用于将原始比特流数据经过预处理后形成单边带的i路、q路数字信号；一个数模转换器，用于将形成的单边带的i路、q路数字信号转换为单边带的i路、q路模拟信号，并输入至双偏振iq调制器中。
在上述技术方案的基础上，当所述单边带调制模块在基频处的左右两个边带分别实现单边带调制，且在基频处通过留住保护频带使得左右两个边带不重合时，所述发射端形成双单边带信号的发射端。
在上述技术方案的基础上，所述另一个偏振态的iq调制器的i路、q路的端口上，通过接入50欧姆的电阻，实现其i路、q路的端口上不加载任何电信号。
本发明还提供一种单边带信号的产生方法，包括以下步骤：
将单边带的i路、q路模拟信号以及光源信号加载到双偏振iq调制器的某一个偏振态的iq调制器上，并将偏置点调节到零点处，最大化光信号功率；
将光源信号加载到双偏振iq调制器的另一个偏振态的iq调制器上，并在其i路、q路的端口上不加载任何电信号；通过调节偏置点的位置调节该偏振上光信号的功率；
利用起偏器将两个偏振态的光信号映射到一个偏振态上，并实现载波和光信号功率比的调节，产生单边带光信号。
在上述技术方案的基础上，所述单边带的i路、q路模拟信号的产生方式为：通过一个单边带调制模块，将原始比特流数据经过预处理后形成单边带的i路、q路数字信号；再通过一个数模转换器，将形成的单边带的i路、q路数字信号转换为单边带的i路、q路模拟信号，并输入至双偏振iq调制器中。
在上述技术方案的基础上，所述光源信号通过一个激光器产生。
本发明还提供一种直调直检传输系统，包括如上所述的单边带信号的发射端以及接收端；
所述接收端包括：第一光电探测器，用于将接收的单边带光信号转换为单边带电信号；第一模数转换器，用于将单边带电信号转换为相应数字信号；数字信号处理单元，用于对数字信号进行解调来恢复原始比特流数据。
本发明还提供另一种直调直检传输系统，包括如上所述的双单边带信号的发射端以及接收端；所述接收端包括：环形器、光纤光栅滤波器、第一光电探测器、第一模数转换器、第二光电探测器、第二模数转换器和数字信号处理单元；
所述环形器用于：将接收的双单边带光信号输入至光纤光栅滤波器中；并将光纤光栅滤波器反射回来的左单边带光信号输入至第二光电探测器中；所述光纤光栅滤波器用于：将双单边带光信号中的部分载波、右单边带光信号透过，并输入至第一光电探测器中；同时，将剩余载波、左单边带光信号反射回环形器；所述第一光电探测器用于：将右单边带光信号转换为右单边带电信号；所述第一模数转换器用于：将右单边带电信号转换为相应数字信号，并输入至数字信号处理单元中；所述第二光电探测器用于：将左单边带光信号转换为左单边带电信号；所述第二模数转换器用于：将左单边带电信号转换为相应数字信号，并输入至数字信号处理单元中；所述数字信号处理单元，用于将数字信号进行解调来恢复原始比特流数据。
本发明的有益效果在于：
本发明在发送端采用双偏振iq调制器，并通过在该双偏振iq调制器的一个偏振态上调制信号，而在另一个偏振态上不调制信号仅加载载波，从而实现单边带光信号的生成；同时，为了实现两个不同偏振的信号可以在光电探测器中实现拍频，在双偏振iq调制器的光输出端采用一个起偏器的方式，将两个偏振的信号转到一个偏振态上，从而可以实现直接接收。通过上述方式可以有效的利用发射信号的功率，使得能耗损失小，从而有效提升系统传输性能。
附图说明
图1为本发明实施例中单边带信号的发射端的结构示意图；
图2为本发明另一实施例中双单边带信号的发射端的结构示意图；
图3为本发明实施例中直调直检传输系统的结构示意图；
图4为本发明另一实施例中直调直检传输系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明针对现有技术中单边带信号产生方式导致信号的大多数功率都添加在了直流上，从而降低了信号的功率利用率和信噪比，对能耗有较大损失的问题。现提供了一种单边带信号的发射端、产生方法及直调直检传输系统，能够有效的利用发射信号的功率，使得能耗损失小，从而有效提升系统传输性能。
本发明的设计思路是：在发送端采用双偏振iq调制器，这种调制器是目前100gb/s相干光通信系统主要采用的调制器，具有出货量大，成本低的特点。本发明通过在一个偏振态上调制信号，而在另外一个偏振上不调制信号仅加载载波，从而实现单边带光信号的生成；同时，为了实现两个不同偏振的信号可以在光电探测器中实现拍频，在调制器的输出端采用一个起偏器的方式，将两个偏振的信号转到一个偏振态上，从而可以实现直接接收。这种方式可以有效的利用发射信号的功率，使得能耗损失小，从而有效提升系统传输性能。
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合说明书附图以及具体的实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。应当理解，下文所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明，并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
参见图1所示，本实施例提供了一种单边带信号的发射端，包括一个双偏振iq调制器，该双偏振iq调制器的光输出端连接有一个起偏器。
其中，所述双偏振iq调制器的每个偏振态(x偏振态和y偏振态)的iq调制器均具有三个电接口，分别对应i路、q路和偏置点调节；某一个偏振态的iq调制器上，加载单边带的i路、q路模拟信号以及光源信号，且偏置点调节到零点处，最大化光信号功率；另一个偏振态的iq调制器上，加载光源信号，且其i路、q路的端口上不加载任何电信号，并通过调节偏置点的位置调节该偏振上光信号的功率；所述起偏器，用于将两个偏振态的光信号映射到一个偏振态上，并实现载波和光信号功率比的调节。
例如，在一种可选的实施方式中，在x偏振态的iq调制器上，加载单边带的i路、q路模拟信号以及光源信号，并将偏置点调节到零点处，从而最大化光信号功率；而在y偏振态的iq调制器上加载光源信号，并在其i路、q路的端口上接入50欧姆的电阻表示无调制信号，并通过将偏置点调节到线性工作点，来控制y偏振态上载波功率的大小。同时，设置于双偏振iq调制器输出端的起偏器，可将x和y两个偏振态上的光信号映射到一个偏振态上，通过调制起偏器的角度和y偏振态的iq调制器上的偏置点，可以实现载波和信号功率的任意可调。该发射端光信号的光谱，如图1中所示。
进一步地，参见图1所示，所述发射端还包括：一个激光器，用于产生光源信号，并输入至双偏振iq调制器中；一个单边带调制模块，用于将原始比特流数据经过预处理后形成单边带的i路、q路数字信号；一个数模转换器，用于将形成的单边带的i路、q路数字信号转换为单边带的i路、q路模拟信号，并输入至双偏振iq调制器中。
更进一步地，在上述单边带信号的发射端的基础上，本发明实施例还能实现一种双(左和右)单边带信号的发射端。与单边带信号的发射端类似，这里利用双偏振iq调制器的其中一个偏振态的iq调制器实现在左右两个边带上分别实现单边带调制。单边带调制模块通过数字信号预处理的方式，在基频处的左右两个边带分别实现单边带调制，同时基频处留住一定的保护频带使得左右两个边带不会重合，产生串扰。由此，单边带调制模块则可产生左右两个单边带的i路、q路数字信号，并经数模转换器转换为左右两个单边带的i路、q路模拟信号，其对应的发射信号电频谱可参见图2所示。该左右两个单边带的i路、q路模拟信号输入至双偏振iq调制器中，并利用双偏振iq调制器的其中一个偏振态的iq调制器实现在左右两个边带上分别实现单边带调制，从而可产生双单边带光信号，其对应的发射信号光谱可参见图2所示。
实施例二
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种基于上述发射端的单边带信号的产生方法，该产生方法包括以下步骤：
将单边带的i路、q路模拟信号以及光源信号加载到双偏振iq调制器的某一个偏振态的iq调制器上，并将偏置点调节到零点处，最大化光信号功率；
将光源信号加载到双偏振iq调制器的另一个偏振态的iq调制器上，并在其i路、q路的端口上不加载任何电信号；通过调节偏置点的位置调节该偏振上光信号的功率；
利用起偏器将两个偏振态的光信号映射到一个偏振态上，并实现载波和光信号功率比的调节，产生单边带光信号，即发射光信号。
进一步地，在一种可选的实施方式中，所述单边带的i路、q路模拟信号的产生方式为：通过一个单边带调制模块，将原始比特流数据经过预处理后形成单边带的i路、q路数字信号；再通过一个数模转换器，将形成的单边带的i路、q路数字信号转换为单边带的i路、q路模拟信号，并输入至双偏振iq调制器中。另外，所述光源信号通过一个激光器产生。
实施例三
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种具有上述发射端的直调直检传输系统。参见图3所示，该系统包括如实施例一所述的发射端以及接收端；所述接收端包括：第一光电探测器，用于将接收的单边带光信号转换为单边带电信号，即实现光电转换；第一模数转换器，用于将单边带电信号转换为相应数字信号；数字信号处理单元，用于对数字信号进行解调来恢复原始比特流数据。
进一步地，在一种可选的实施方式中，如图4所示，当所述发射端为双(左和右)单边带信号的发射端时，所述直调直检传输系统的接收端还包括：环形器、光纤光栅滤波器、第二光电探测器和第二模数转换器。
其中，所述环形器用于：将接收的双单边带光信号输入至光纤光栅滤波器中，其对应的光谱图如图4所示中所示；并将光纤光栅滤波器反射回来的左单边带光信号输入至第二光电探测器中。所述光纤光栅滤波器用于：将双单边带光信号中的部分载波、右单边带光信号透过，并输入至第一光电探测器中，其对应的光谱图如图4所示中所示；同时，将剩余载波、左单边带光信号反射回环形器，其对应的光谱图如图4所示中所示。第二光电探测器用于：将左单边带光信号转换为左单边带电信号，即实现光电转换。第二模数转换器用于：将左单边带电信号转换为相应数字信号，并输入至数字信号处理单元中进行处理。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。